一种基于降维处理的电容层析成像图像重建方法技术

本发明专利技术涉及过程层析成像技术领域，具体涉及一种基于降维处理的电容层析成像图像重建方法，包括以下步骤：用Tikhonov正则化算法根据灵敏度矩阵和归一化电容值向量，计算描述介质分布的重建灰度向量；提取中非零灰度值对应的索引向量；提取中索引向量的对应列，形成降维的灵敏度矩阵；用Tikhonov正则化算法根据和计算降维的灰度向量；将映射到的对应位置上，得到更接近真实介质分布的灰度向量。该方法通过降维处理减轻逆问题的不适定性，可显著提高重建图像质量，重建的介质分布更接近真实分布，且具有易编程实现、速度快等优点。速度快等优点。速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于降维处理的电容层析成像图像重建方法


[0001]本专利技术涉及过程层析成像
，尤其涉及一种电容层析成像的图像重 建方法。

技术介绍

[0002]电容层析成像技术是一种基于电容传感机理的过程层析成像技术。该技术 通过测量极板之间的电容值和适当的图像重建算法，实现具有不同介电常数的 介质分布的非接触成像。该技术已被应用于流化床、气力输送、油气输送、燃 烧、冻土水分迁移过程的可视化等多个领域。其主要优点是非侵入式测量、成 本低、安全性好等。
[0003]电容层析成像的图像重建通常是在已知传感器灵敏度矩阵的前提下，根据 系统提供的电容值向量，计算描述介质分布的归一化介电常数向量，又称灰度 值向量。图像重建算法的优劣对重建结果的精确与否起着至关重要的作用。为 了能够较细致地描述介质分布，重建图像通常由几百甚至上千个像素组成，而 电容层析成像系统可提供的电容测量值数目M远小于像素数目N，即方程数目 远小于未知量数目，因此图像重建，即电容层析成像逆问题，具有严重的不适 定性。
[0004]目前已经有一些方法来改善逆问题的不适定性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于降维处理的电容层析成像图像重建方法，该重建方法是在已知电容层析成像传感器的M
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N维灵敏度矩阵的前提下，由系统提供的M维电容值向量，计算出描述介质分布的灰度向量；其特征在于：该方法由以下步骤构成：步骤(1)：输入M
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N维灵敏度矩阵和M维电容值向量，M是电容层析成像系统可提供的电容测量值数目，N是重建图像所划分的像素数目；步骤(2)：获得初始重建图像，计算重建的灰度向量；步骤(3)：提取灰度向量中非零元素的索引向量，而后提取灵敏度矩阵中索引向量的对应列，得到降维的灵敏度矩阵；步骤(4)：根据降维的灵敏度矩阵再次进行图像重建，获得降维的灰度向量；步骤(5)：利用索引向量将降维的灰度向量映射到灰度向量的对应位置上，得到更接近真实介质分布的灰度向量。2.根据权利要求1所述的基于降维处理的电容层析成像图像重建方法，其特征在于：所述步骤(2)中，用Tikhonov正则化算法获得一幅初始重建图像，用公式(1)计算重建灰度向量g；g＝P((S
T
S+μI
N
)
‑1S
T
C)
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(1)其中，S为M
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N维灵敏度矩阵，C为M维归一化电容值向量，I
N
为N阶单位矩阵，μ为正则化参数，P(
·
)为0、1阈值处理算子，该算子将大于1的灰度值置为1，小于0的灰度值置为0，0～1之间的灰度值保持不变。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜华，王艳，王伊凡，周英钢，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：